(57)【要約】  【課題】  低トルクで自己発熱が少なく、従来品より高速で回転させることのできる自動調心ころ軸受を提供する。  【解決手段】  外輪１と内輪２との間に形成される環状空間のうち、保持器４ａ，４ｂより内輪２側の空間に、潤滑剤を含有するポリマ（ポリマ潤滑剤）からなり、リング状の基体（円環部５ａ）とこの円環部５ａから軸方向に突出する複数の枝部５ｂ，５ｂ，・・とを有する２つの内径側ポリマ成形体５、５を、それぞれの円環部５ａの端面が間隙を空けて互いに対向するように、軸受の軸方向中心位置で該軸と直交する平面を挟んで左右のころ軌道に１つずつ配置する。以上の構成により、軸受の回転トルクを低減させることができるとともに、自己発熱を抑制して、潤滑剤含有ポリマ成形体５自身の溶融や破損、基油の酸化劣化などを防止できる。従って、本発明の自動調心ころ軸受は、従来の自動調心ころ軸受に比べ、高速で回転させることが可能となる。【選択図】  図１
2005121195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に凹球面状の外輪側軌道面を有する外輪と、外周に２列の円弧状の内輪側軌道面を有する内輪と、これら内外輪の軌道面間に配置された軸方向左右２列のころと、これらのころ列をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器と、を備えてなる自動調心ころ軸受において、
前記外輪と前記内輪との間に形成される環状空間のうち、前記保持器より内輪側には、潤滑剤を含有するポリマからなり、かつ、隣り合うころどうしと内輪との間の空間に嵌まり込む枝部と、これら枝部を軸方向中央側で周方向に連結する円環部とを有する２つの内径側ポリマ成形体が、それぞれの円環部端面が間隙を空けて互いに対向するように、前記軸受の軸方向中心位置で該軸と直交する平面を挟んで左右の軌道に１つずつ配置されていることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
前記内径側ポリマ成形体が、前記ころと前記内輪に対してそれぞれ所定のすき間を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項３】
前記外輪と前記内輪との間に形成される環状空間のうち、前記保持器よりも外輪側には、潤滑剤を含有するポリマからなり、かつ、隣り合うころどうしと外輪との間の空間に嵌まり込む枝部と、これら枝部を軸方向中央側で周方向に連結する円環部とを有するる２つの外径側ポリマ成形体が、それぞれの円環部端面が間隙を空けて互いに対向するように、前記軸受の軸方向中心位置で該軸と直交する平面を挟んで左右の軌道に１つずつ配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項４】
前記外径側ポリマ成形体が、前記ころと前記外輪に対してそれぞれ所定のすき間を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪と内輪との間に、潤滑剤もしくはグリースを混合したポリマが収容されてなるポリマ潤滑剤封入型自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受においては、一般に、内輪軌道面と転動体、あるいは外輪軌道面と転動体との間の潤滑性を向上させるために、内輪と外輪の間に形成される環状空間に潤滑油を供給したり、あるいはグリースを封入することが行われる。このような潤滑油やグリースを、内輪と外輪の間の空間に供給もしくは封入するために、あるいはその空間内に外部から水や異物等が侵入することを防止するために、通常、内輪と外輪との間の空間を外部に対して密封ないしは仕切るべく、接触型シールやラビリンスシール等が環状空間の軸方向両端部に装着される。
【０００３】
しかしながら、内輪外周に２列の軌道面を形成するとともに、外輪内周には凹球面からなる１つの軌道面を形成した複列の自動調心ころ軸受においては、ある種の条件下で使用すると、転動体が外輪軌道面からはみ出して回転する場合があり、このような自動調心ころ軸受においては上記のような通常の潤滑法を用いたのでは潤滑油やグリースが軸受外に流出する恐れがある。
【０００４】
このような場合の対策の１つとして、従来、内輪と外輪の間に形成される空間に、ポリマと、潤滑油もくしはグリースとの混合体を加熱溶融させた後に冷却して固化させてなる、いわゆるポリマ潤滑剤を封入する手法が知られている。このポリマ潤滑剤封入型の自動調心ころ軸受によると、軸受の回転によりポリマ内に含有している潤滑油ないしはグリースが、徐々に放出されて内外輪の軌道面と転動体との間に行き渡り、長期に渡って良好な潤滑状態を維持することができる。
【０００５】
図６は、従来の複列の自動調心ころ軸受の構造の一例を示す断面図である。
この自動調心ころ軸受は、内周面に凹球面状の外輪側軌道面１ａを有する外輪１と、外周面に二列の円弧状の内輪側軌道面２ａ，２ｂを有する内輪２と、これら外輪側軌道面１ａと内輪側軌道面２ａ，２ｂとの間に配置された２列の樽型ころ３，３，・・・とを主体として構成されている。また、これら外輪１と内輪２との間には、２列のころ３をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器４ａ，４ｂと、これらころ３を離間させる案内輪１０が配置されている。
【０００６】
また、外輪１と内輪２との間に形成される環状空間内には、ポリマ潤滑剤１１が充填されている。ここで用いられるポリマ潤滑剤１１は、通常、超高分子ポリエチレン樹脂と、潤滑油もしくはグリースを混合したものを固化させたものであり、軸受の内外輪間に封入するに際しては、上記した混合物を加熱して溶融させた状態で、組立後の軸受の内外輪および転動体間の空間に充填した後、冷却して固化させる方法が用いられる（例えば、特許文献１あるいは特許文献２等を参照。）。
【０００７】
また、本出願人らは、組立後の軸受の内輪と外輪の間にポリマ潤滑剤を溶融状態で注入して固化させるのではなく、組立後の軸受を模した治具でポリマ潤滑剤をあらかじめ成形し、周方向に複数に分割した後、複列の自動調心ころ軸受の構造上の特徴を利用して、組立後の自動調心ころ軸受の外輪と保持器の間に嵌め込むことによって、回転トルクの小さな自動調心ころ軸受を、安定して製造する方法について提案を行なっている（特許文献３を参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３３９９９３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９５８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、以上のようなポリマ潤滑剤封入型の自動調心ころ軸受においては、ポリマ潤滑剤は内輪と外輪の間のうち、ころ並びに保持器を除く空隙部分に密に充填されるため、軸受の回転時にポリマ潤滑剤がころもしくは内・外輪に接触することによるすべり摩擦抵抗のために、回転トルクが大きくなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、ポリマ潤滑剤ところもしくは内外輪との接触は、軸受の自己発熱の原因ともなり、この自己発熱に起因してポリマ潤滑剤の溶融や破損、あるいは潤滑剤としての基油の酸化劣化が発生する恐れがあるため、回転速度を制限せねばならず、高速回転では使用できないという問題もあった。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、低トルクで自己発熱が少なく、従来品より高速で回転させることのできる自動調心ころ軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内周に凹球面状の外輪側軌道面を有する外輪と、外周に２列の円弧状の内輪側軌道面を有する内輪と、これら内外輪の軌道面間に配置された軸方向左右２列のころと、これらのころ列をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器と、を備えてなる自動調心ころ軸受において、前記外輪と前記内輪との間に形成される環状空間のうち、前記保持器より内輪側には、潤滑剤を含有するポリマからなり、かつ、隣り合うころどうしと内輪との間の空間に嵌まり込む枝部と、これら枝部を軸方向中央側で周方向に連結する円環部とを有する２つの内径側ポリマ成形体が、それぞれの円環部端面が間隙を空けて互いに対向するように、前記軸受の軸方向中心位置で該軸と直交する平面を挟んで左右の軌道に１つずつ配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、自動調心ころ軸受において、軸受の内輪と外輪の間の環状空間に注入されるポリマ潤滑剤に代えて、リング状の基体（円環部）と、この円環部から軸方向に突出してころところの間に形成される断面略台形状の空間に嵌まり込む枝部とからなる潤滑剤含有ポリマ成形体を別途形成し、このポリマ成形体を軸受部品の１つとして、左右の各軌道のころ間にそれぞれ介在配置させることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、内輪と外輪とによって形成される環状空間のうち、保持器よりも内径側にのみ、つまり当該保持器および各ころと内輪との間にのみ潤滑剤を含有するポリマ成形体を配置することにより、保持器よりも外径側は空隙となる。従って、内輪と外輪の間の環状空間内に密にポリマ潤滑剤を充填する場合に比して、軸受の各要素との接触面積が小さくなる分だけ、その摩擦抵抗が軽減される。
【００１５】
また、軸方向左右の各軌道に配置されるポリマ成形体は、前記枝部を連結する円環部が、周方向に分割されることなく軸受の環状空間に沿った形状に形成されており、その回転精度が高い。しかも、各々が独立した別体で、かつ、軸方向に間隙を空けて配置されていることから、それぞれが自由に回転することができるという特徴を有する。
【００１６】
従って、本発明の自動調心ころ軸受は、従来の自動調心ころ軸受に比して、低トルクで自己発熱が少なく、もって高速で回転させることが可能になる。
【００１７】
ここで、前記内径側ポリマ成形体は、前記ころと前記内輪に対してそれぞれ所定のすき間を有する形状が好ましい。（請求項２）
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、このすき間によって軸受の回転トルクを更に低減することができるとともに、軸受作動時の発熱によりポリマ成形体自身が体積膨張を起こした場合でも、ポリマ成形体がころや内輪に対して摺接するのを防止することができる。
【００１９】
なお、軸受のサイズによっても多少異なるが、これらころおよび内輪とポリマ成形体とのすき間は、一般に、１００μｍ〜３００μｍ程度とすることが望ましい。１００μｍ未満の場合は、熱膨張による接触が発生する恐れがあり、３００μｍを越えるすき間の場合は、ポリマ成形体から滲出した潤滑剤が十分に行き渡らず、油膜の形成が不十分になる恐れがある。
【００２０】
次に、請求項３に記載の発明は、前記の内径側ポリマ成形体に加え、前記外輪と前記内輪との間に形成される環状空間のうち、前記保持器よりも外輪側には、潤滑剤を含有するポリマからなり、かつ、隣り合うころどうしと外輪との間の空間に嵌まり込む枝部と、これら枝部を軸方向中央側で周方向に連結する円環部とを有する２つの外径側ポリマ成形体が、それぞれの円環部端面が間隙を空けて互いに対向するように、前記軸受の軸方向中心位置で該軸と直交する平面を挟んで左右の軌道に１つずつ配置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、前記外輪と前記内輪との間に形成される環状空間のうち、前記保持器よりも外輪側にも、前記内径側ポリマ成形体と同様の形状の外径側ポリマ成形体を配置することにより、軸受の低トルクと低発熱を維持しつつ、この保持器より外側の潤滑性を向上させることができる。
【００２２】
また、この外径側ポリマ成形体は、前記ころと前記外輪に対してそれぞれ所定のすき間を有する形状が好ましい。（請求項４）
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、前記の内径側ポリマ成形体と同様に、軸受作動時の発熱によりポリマ成形体自身が体積膨張を起こした場合でも、この外径側ポリマ成形体が、ころや外輪に対して摺接するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明の自動調心ころ軸受によれば、軸受の回転トルクを低減させることができるとともに、自己発熱を抑制して、潤滑剤含有ポリマ成形体自身の溶融や破損、基油の酸化劣化などを防止できる。従って、従来の自動調心ころ軸受に比して、高速で回転させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における自動調心ころ軸受の構成を説明する一部断面斜視図である。また、図２は、この自動調心ころ軸受の構造を示す断面図であり、図３は、図２における一方のころ列の端面（Ｘ−Ｘ線）に沿って円周方向に切断した矢視断面図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。
【００２６】
この実施形態における自動調心ころ軸受も、基本的な構成は従来の自動調心ころ軸受と同様であり、凹球面状の外輪側軌道面１ａを有する外輪１と、２列の円弧状の内輪側軌道面２ａ，２ｂを有する内輪２と、これら外輪側軌道面１ａと内輪側軌道面２ａ，２ｂとの間に配置された２列の樽型ころ３，３，・・・とを主体として構成されている。また、これら外輪１と内輪２との間には、２列のころ３をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器４ａ，４ｂが配置されている。
【００２７】
本実施形態における自動調心ころ軸受の特徴は、外輪１と内輪２との間に形成される環状空間のうち、保持器４ａ，４ｂより内輪２側の空間に、リング状の基体（円環部５ａ）と、この円環部５ａから軸方向に突出する複数の枝部５ｂ，５ｂ，・・・とからなる２つの内径側ポリマ成形体５，５が配置されている点である。これらのポリマ成形体５は、潤滑剤を含有するポリマ（ポリマ潤滑剤）を用いて形成されており、図２に示すように、それぞれの円環部５ａの端面が間隙を空けて互いに対向するように、軸受の軸方向中心位置でこの軸と直交する平面（軸方向中心軸）を挟んで左右のころ軌道に１つずつ配置されている。
【００２８】
また、このポリマ成形体５の枝部５ｂ，５ｂは、隣り合うころ３どうしと内輪２との間に形成される断面略台形状の空間に嵌まり込む形状（図３を参照）に形成されており、これら枝部５ｂところ３および枝部５ｂと内輪２との間には、軸受回転中におけるポリマ成形体５の摺接を防止するためのすき間が設けられている。
【００２９】
次に、上記のポリマ成形体５を製造する方法について説明する。
図４は、ポリマ成形体を製造する方法の概略を示す説明図であり、（Ａ）はポリマ原料の注入前を、（Ｂ）はポリマ原料の注入後を表す図である。なお、本実施形態におけるポリマ成形体の製造は、特許文献２に記載の方法に准じて行なった。
【００３０】
まず、前記した保持器の一方（４ａあるいは４ｂ）に各ころ３を保持した状態と略同一の内周形状を有し、しかも半径方向への透孔を有さず、かつ、周方向に複数に分割することのできる外側治具２１と、内輪側軌道面（２ａあるいは２ｂ）と略同一の外周形状を有する内側治具２２とを用意する。
【００３１】
外側治具２１は、保持器と各ころに加えて、軸受の外輪１に相当するものと組み合わせたものとすることが望ましく、この例においては、実際の軸受の外輪１を軸方向中心軸で等分した部材に対して、実際に使用するころ３より若干大径のころを保持器４ａで保持した状態で組み立ててなる組立体を用いて、その保持器４ａよりも外径側をあらかじめ硬質な樹脂等で埋めることによって、容易に製造することができる。
【００３２】
なお、図４中における外側治具２１は、この組立体を既に一体化した後のものとして表示している。また、ここで使用するころを実際に使用するものよりも大径とした理由は、成形後のポリマ成形体５を軸受に組み込んだ場合に、このポリマ成形体５ところ３の間の所要すき間を確保するためである。
【００３３】
また、内側治具２２についても、実際の軸受の内輪２を軸方向中心軸で等分したものをそのまま用いても良いが、上記の外側治具２１と同様の理由により、その外周面は実際の軸受における内輪側軌道面よりも若干大径に形成することが望ましい。
【００３４】
そして、これらの各治具２１，２２を同心状に配置して、形成される環状空間の軸方向の両端側を側板２３ａ，２３ｂ等によって閉鎖した状態で、その環状空間内に潤滑剤を含有するポリマ原料を注入し固化させる。その後、これらの治具を除去することにより、隣り合うころ３どうしと内輪２との間の空間に嵌まり込む多数の枝部５ｂと、これら枝部５ｂを周方向に連結する円環部５ａとからなる内径側ポリマ成形体５を得ることができる。なお、これら内径側ポリマ成形体５，５は、軸受左右のころ列用に、対称形状となる一対として製造される。
【００３５】
本実施形態におけるポリマ成形体５の好適な組成は、１８．３〜７９．６重量％のウレタンプレポリマーと、２０〜８０重量％のリチウム石けん系グリースと、０．１〜６．７重量％の芳香族ポリアミン系硬化剤である。また、これらの原料には、必要に応じて、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤等の添加剤を添加しても良い。この樹脂と潤滑成分との混合物は、硬化剤を添加した後、リング形状に配置された治具に充填された状態で、室温〜１７０℃の温度で約数分〜２４時間放置することによって硬化される。
【００３６】
以上の構成により、この自動調心ころ軸受は、内輪と外輪の間の環状空間内に密にポリマ潤滑剤を充填する従来の自動調心ころ軸受に比べ、軸受の回転トルクを低減することができるとともに、自己発熱を抑制して、潤滑剤含有ポリマ成形体自身の溶融や破損、基油の酸化劣化などを防止することができる。従って、本実施形態における自動調心ころ軸受は、従来の自動調心ころ軸受に比して、高速で回転させることが可能となる。
【００３７】
また、この自動調心ころ軸受は、ポリマ成形体５，５が、従来例（図６参照）における案内輪１０に代わり保持器４ａ，４ｂを案内するため、軸受部品を削減するという効果も奏することができる。
【００３８】
なお、以上の実施形態においては、潤滑剤を含油する内径側ポリマ成形体５を保持器４ａ，４ｂより内輪２側にのみ配置した例を示したが、本発明の自動調心ころ軸受は、図５の断面図のように、内径側ポリマ成形体５，５と同様の形状を有する外径側ポリマ成形体６，６を、保持器４ａ，４ｂと外輪１との間に配置しても良い。
【００３９】
また、本発明のポリマ成形体に使用される樹脂も、前記の例に限定されず、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれであっても良い。熱可塑性樹脂の例としては、ポリオレフィン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリエーテルエーテルケトン樹脂，ポリカーボネート樹脂などを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂の例としては、ポリエステル樹脂，ウレア樹脂，メラミン樹脂，ウレタン樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン樹脂等などを使用することが可能である。
【００４０】
これらの樹脂は、それぞれ単独であるいは混合して用いても良く、必要に応じて酸化防止剤，老化防止剤，耐摩耗剤，硬化剤等の種々の添加剤や、充填剤を添加しても良い。
【００４１】
また、本発明のポリマ成形体に使用される潤滑成分としては、合成炭化水素油，鉱油，ジフェニルエールのようなエーテル油，フタル酸エステルやリン酸エステルのようなエステル油，シリコーン油，フッ素油等の潤滑油を、それぞれ単独あるいは混合した形で使用することもできる。また、その他にも、鉱油系グリース，ジエステル系グリース，シリコーン系グリース，フッ素系グリース、あるいは金属石けん型グリース，非金属石けん型グリースなどを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態における自動調心ころ軸受の構成を説明する一部断面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における自動調心ころ軸受の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における自動調心ころ軸受を図２中のＸ−Ｘ線に沿って円周方向に切断した断面図である。
【図４】ポリマ成形体５を製造する方法の概略を示す説明図であり、（Ａ）はポリマ原料の注入前を、（Ｂ）はポリマ原料の注入後を表す図である。
【図５】本発明の実施形態における自動調心ころ軸受の別の構造例を示す断面図である。
【図６】従来の複列の自動調心ころ軸受の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    外輪
１ａ  外輪側軌道
２    内輪
２ａ，２ｂ  内輪側軌道
３    ころ
４ａ，４ｂ  保持器
５    内径側ポリマ成形体
５ａ  円環部
５ｂ  枝部
６    外径側ポリマ成形体
６ａ  円環部
６ｂ  枝部
１０  案内輪
１１  ポリマ潤滑剤
２１  外側治具
２２  内側治具
２３ａ，２３ｂ  側板
【図１】
2005121195.tif 000003
【図２】
2005121195.tif 000004
【図３】
2005121195.tif 000005
【図４】
2005121195.tif 000006
【図５】
2005121195.tif 000007
【図６】
2005121195.tif 000008